CN110964196A - 一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料领域，具体地说，是一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂及其制备方法，抑制剂是由二元有机酸/酸酐和杂原子基团的化合物通过缩合得到的，杂原子基团化合物包括含N‑H杂原子的有机物、含S‑H杂原子的有机物和O‑H杂原子的有机物或者同时含有上述两种任意杂原子的有机物的组合；抑制剂是粉末、水溶液或水性分散液的状态；本发明披露的抑制剂可掺入或涂覆混凝土表面，抑制水分及腐蚀性介质向混凝土内部传输，减少混凝土的腐蚀破坏；混凝土侵蚀抑制剂当掺入混凝土中应用时不仅能够减少混凝土中介质的传输，还能在钢筋表面形成致密吸附，抑制钢筋表面电化学腐蚀反应的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能性材料，特别适用于抑制混凝土中腐蚀性介质传输，属于建筑材料领域，具体地说，是一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂及其制备方法。
背景技术
混凝土是当今土木工程领域应用最广泛的建筑材料，土木工程不断向服役环境更加恶劣的地方迈进，工程结构面临的耐久性问题越来越复杂和严酷。其中钢筋混凝土结构的腐蚀问题越来越多，如西部盐碱地、盐湖等对混凝土的腐蚀，沿海氯盐对钢筋的锈蚀，这些均会引起结构承载力的下降，导致工程结构的安全和服役寿命大大降低。
然而引起钢筋混凝土结构腐蚀破坏的关键是腐蚀性介质的在混凝土内部的侵入从而导致腐蚀破坏，如何降低腐蚀性介质的侵蚀是抑制腐蚀的关键。现有的技术手段包括：降低混凝土水胶比，使用矿物掺合料、应用表面防护涂层、使用防水剂等。其中降低水胶比会增加混凝土开裂风险，有时起到适得其反的效果；使用矿物掺合料会降低混凝土自身的碱性，降低混凝土抗碳化性能，增加钢筋锈蚀风险；应用表面防腐涂层存在涂层粘结力差，耐老化性能不强的问题；而现有的防水剂虽然一定程度上能抑制混凝土中水分的传输，但应用效果有限，对混凝土的腐蚀性介质传输抑制效果有限，尚不能很好的满足复杂恶劣环境下钢筋混凝土的防腐蚀要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新型的混凝土侵蚀介质传输抑制剂，有效降低混凝土中腐蚀性介质的传输，同时抑制混凝土中腐蚀性介质与水泥水化产物的腐蚀性反应，增强混凝土抗腐蚀性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂，所述抑制剂是由二元有机酸/酸酐和杂原子基团的化合物通过缩合得到的，所述杂原子基团化合物包括含N-H杂原子的有机物、含S-H杂原子的有机物和O-H杂原子的有机物或者同时含有上述两种任意杂原子的有机物的组合；所述抑制剂是粉末、水溶液或水性分散液的状态。
本发明的进一步改进，所述有机二元酸的结构式为：
本发明的进一步改进，所述二元酸中n=1-12，所述R1为-H、-OH、-CH3或CH2CH3，所述R2为-H、-OH、烷基，芳基、芳烷基烷芳基或烯基。
本发明的进一步改进，所述的烷基为碳链1-20的直链或支链烷基，所述的芳基为苯基取代的烷基或烷基取代的苯基，所述的烯基为碳链1-20的直链或支链的烯基，所述有杂原子基团化合物结构式为：
本发明的进一步改进，所述杂原子基团化合物，其中X为N、S或O杂原子中的一种，Y为N、S、O或C原子中的一种，m为0-10的整数，R3、R4、R5、R6为-H、直链或支链烷基、芳基、烯基中的一种或任意两种组合。
本发明的进一步改进，所述直链或支链烷基为C原子数1-20的直链或支链烷基，芳基为苯基或取代的苯基、烯基为C原子数为2-20的烯基。
本发明还披露了上述混凝土侵蚀介质传输抑制剂的制备方法，将二元有机羧酸与杂原子有机物通过酰胺化、酯化、硫化等缩合反应制得，具体包括以下步骤：取一定比例的二元有机羧酸与杂原子有机物加入到反应釜中，开动搅拌，升温后加入一定量的有机酸，再将反应釜抽真空，使得反应釜处于真空负压状态，反应一段时间，即制得该混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
本发明的有益效果：可掺入或涂覆混凝土表面，抑制水分及腐蚀性介质向混凝土内部传输，减少混凝土的腐蚀破坏；混凝土侵蚀抑制剂当掺入混凝土中应用时不仅能够减少混凝土中介质的传输，还能在钢筋表面形成致密吸附，抑制钢筋表面电化学腐蚀反应的发生。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。
一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂，抑制剂是由二元有机酸/酸酐和杂原子基团的化合物通过缩合得到的，杂原子基团化合物包括含N-H杂原子的有机物、含S-H杂原子的有机物和O-H杂原子的有机物或者同时含有上述两种任意杂原子的有机物的组合；抑制剂是粉末、水溶液或水性分散液的状态，有机二元酸的结构式为：
二元酸中n=1-12，R1为-H、-OH、-CH3或CH2CH3，R2为-H、-OH、烷基，芳基、芳烷基烷芳基或烯基，烷基为碳链1-20的直链或支链烷基，芳基为苯基取代的烷基或烷基取代的苯基，烯基为碳链1-20的直链或支链的烯基，有杂原子基团化合物结构式为：
杂原子基团化合物，其中X为N、S或O杂原子中的一种，Y为N、S、O或C原子中的一种，m为0-10的整数，R3、R4、R5、R6为-H、直链或支链烷基、芳基、烯基中的一种或任意两种组合，直链或支链烷基为C原子数1-20的直链或支链烷基，芳基为苯基或取代的苯基、烯基为C原子数为2-20的烯基。
上述混凝土侵蚀介质传输抑制剂可由以下实施例制得：
实施例 1
将200.3g丁二酸和400g 乙醇胺加入到反应釜中，开动搅拌，升高温度至80℃，加入20g浓硫酸，真空负压-0.01Mpa，反应12小时，制得所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
实施例 2
将122g顺丁烯二酸酐和650g二甲基乙醇胺加入到反应釜中，开动搅拌，升高温度至110℃，加入20g盐酸，真空负压-0.04Mpa，反应8h，继续加入250g柠檬酸，反应6h，制得所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
实施例 3
将 284.5g辛烯基丁二酸和1100gN-甲基乙二胺加入到反应釜中，开动搅拌，升高温度至180℃，加入13.8g对甲苯磺酸，真空负压-0.1Mpa，反应4小时，制得所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
实施例 4
将 17.8g己二酸、100葵二酸和 300g 乙二醇加入到三口烧瓶中，开动搅拌，升高温度至200℃，加入40g浓硫酸，真空负压-0.06Mpa反应8小时，制得所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
实施例 5
将 1-苯基丁二酸酐与N-辛基乙醇胺加入反应釜中，开动搅拌，升高温度至220℃，加入14g对甲苯磺酸，真空负压-0.08Mpa，反应6小时，制得所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
实施例 6
将 1-苯基丁二酸酐与N-辛基乙醇胺加入反应釜中，开动搅拌，升高温度至220℃，加入14g对甲苯磺酸，真空负压-0.08Mpa，反应6小时，制得所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂，其特征在于，所述抑制剂是由二元有机酸/酸酐和杂原子基团的化合物通过缩合得到，所述杂原子基团化合物包括含N-H杂原子的有机物、含S-H杂原子的有机物和O-H杂原子的有机物或者同时含有上述两种任意杂原子的有机物的组合；所述抑制剂是粉末、水溶液或水性分散液的状态。
2.根据权利要求1所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂，其特征在于，所述有机二元酸的结构式为：
3.根据权利要求2所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂，其特征在于，所述二元酸中n＝1-12，所述R1为-H、-OH、-CH3或CH2CH3，所述R2为-H、-OH、烷基，芳基、芳烷基烷芳基或烯基。
4.根据权利要求3所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂，其特征在于，所述的烷基为碳链1-20的直链或支链烷基，所述的芳基为苯基取代的烷基或烷基取代的苯基，所述的烯基为碳链1-20的直链或支链的烯基，所述有杂原子基团化合物结构式为：
5.根据权利要求4所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂，其特征在于，所述杂原子基团化合物，其中X为N、S或O杂原子中的一种，Y为N、S、O或C原子中的一种，m为0-10的整数，R3、R4、R5、R6为-H、直链或支链烷基、芳基、烯基中的一种或任意两种组合。
6.根据权利要求5所述的混凝土侵蚀介质传输抑制剂，其特征在于，所述直链或支链烷基为C原子数1-20的直链或支链烷基，芳基为苯基或取代的苯基、烯基为C原子数为2-20的烯基。
7.一种混凝土侵蚀介质传输抑制剂的制备方法，其特征在于，将二元有机羧酸与杂原子有机物通过酰胺化、酯化、硫化等缩合反应制得，具体包括以下步骤：取一定比例的二元有机羧酸与杂原子有机物加入到反应釜中，开动搅拌，升温后加入一定量的有机酸，再将反应釜抽真空，使得反应釜处于真空负压状态，反应一段时间，即制得该混凝土侵蚀介质传输抑制剂。
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2018
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